STABILIZATsIYa GENERATsII FEMTOSEKUNDNYKh IMPUL'SOV V LAZERE S PASSIVNOY SINKhRONIZATsIEY MOD NA KRISTALLE Mg2SiO4:Cr4+ ZA SChET SPEKTRAL'NOY RAZGRUZKI REZONATORA V BOKOVYE KOMPONENTY KELLI

Cover Page
  • Authors: Ivanov A.A1,2,3, Lanin A.A2,3, Voronin A.A2,3, Zharikov E.V4, Fedotov A.B2
  • Affiliations:
    1. Центр фотохимии Российской академии наук, ФНИЦ "Кристаллография и фотоника" Российской академии наук
    2. Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет
    3. Российский квантовый центр
    4. Институт общей физики им. А.М.Прохорова Российской академии наук
  • Issue: Vol 165, No 2 (2024)
  • Pages: 196-206
  • Section: Articles
  • URL: https://transsyst.ru/0044-4510/article/view/653755
  • DOI: https://doi.org/10.31857/S0044451024020056
  • ID: 653755

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Повышение эффективности и стабильности генерации фемтосекундных импульсов в твердотельных лазерах имеет в настоящее время большую технологическую значимость, сохраняя при этом необходимость проведения исследований ряда физических вопросов. Переменное действие мгновенной керровской нелинейности в кристалле, необходимой для пассивной синхронизации мод резонатора, и дисперсии призменных элементов, необходимой для генерации сверхкоротких импульсов, неизбежно приводит к регулярному возмущению формы генерирующихся импульсов. В работе исследуются режимы трансформации потерь лазерного генератора фемтосекундных импульсов с пассивной синхронизацией мод на кристалле Mg2SiO4:Cr4+ (хром-форстерит) при достижении внутрирезонаторной пиковой мощности поля порядка 2 МВт, близкой к критической мощности самофокусировки. Анализ спектров и длительностей импульсов в различных частях резонатора показывает, что поддержка квазисолитонного режима генерации импульсов с предельной для лазера пиковой мощностью проводится за счет удаления лишней энергии из резонатора через генерацию спектральных компонент Келли и уширения спектра импульса за полосу усиления активной среды. Сильное уширение спектра импульса в кристалле нарушает баланс дисперсионного и нелинейного фазовых набегов и приводит к деформации формы генерируемого импульса. Возникающие за счет нелинейного преобразования в кристалле дополнительные пассивные потери существенно снижают эффективность лазерной генерации импульсов с предельными по пиковой мощности параметрами.

About the authors

A. A Ivanov

Центр фотохимии Российской академии наук, ФНИЦ "Кристаллография и фотоника" Российской академии наук; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет; Российский квантовый центр

Email: email@example.com
119333, Москва, Россия; 119991, Москва, Россия; 143025, Сколково, Московская обл., Россия

A. A Lanin

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет; Российский квантовый центр

Email: email@example.com
119991, Москва, Россия; 143025, Сколково, Московская обл., Россия

A. A Voronin

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет; Российский квантовый центр

Email: email@example.com
119991, Москва, Россия; 143025, Сколково, Московская обл., Россия

E. V Zharikov

Институт общей физики им. А.М.Прохорова Российской академии наук

Email: email@example.com
119991, Москва, Россия

A. B Fedotov

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет

Email: a.b.fedotov@physics.msu.ru
119991, Москва, Россия

References

  1. M. D. Perry and G. Mourou, Science 264, 917 (1994).
  2. C. N. Danson, C. Haefner, J. Bromage, T. Butcher, J.-C. F. Chanteloup, E. A. Chowdhury, A.Galvanauskas, L. A. Gizzi, J. Hein, and D. I.Hillier, High Power Laser Science and Engin. 7, e54 (2019).
  3. R. R. Gattass and E. Mazur, Nature Photonics 2, 219 (2008).
  4. T. Steinmetz, T. Wilken, C. Araujo-Hauck, R.Holzwarth, T. W. Hansch, L. Pasquini, A.Manescau, S. D’odorico, M. T. Murphy, and T. Kentischer, Science 321, 1335 (2008).
  5. T. Udem, R. Holzwarth, and T. W. H¨ansch, Nature 416, 233 (2002).
  6. W. R. Zipfel, R. M. Williams, and W. W. Webb, Nat. Biotech. 21, 1369 (2003).
  7. S. Yue, M. N. Slipchenko, and J.-X. Cheng, Laser & Photonics Rev. 5, 496 (2011).
  8. M.-R. Tsai, S.-Y. Chen, D.-B. Shieh, P.-J. Lou, and C.-K. Sun, Biomed. Opt. Express 2, 2317 (2011).
  9. M. Blokker, P. C. de W. Hamer, P. Wesseling, M. L.Groot, and M. Veta, Sci. Rep. 12, 11334 (2022).
  10. S. You, H. Tu, E. J. Chaney, Y. Sun, Y. Zhao, A. J.Bower, Y.-Z. Liu, M. Marjanovic, S. Sinha, and Y. Pu, Nature Commun. 9, 2125 (2018).
  11. A. A. Lanin, A. S. Chebotarev, I. V. Kelmanson, M. S. Pochechuev, E. S. Fetisova, D. S. Bilan, E.K. Shevchenko, A. A. Ivanov, A. B. Fedotov, and V. V. Belousov, J. Phys.: Photonics 3, 044001 (2021).
  12. V. Petriˇcevi´c, S. K. Gayen, R. R. Alfano, K.Yamagishi, H. Anzai, and Y. Yamaguchi, Appl. Phys. Lett. 52, 1040 (1988).
  13. S.-W. Chu, I.-H. Chen, T.-M. Liu, P. C. Chen, C.-K. Sun, and B.-L. Lin, Opt. Lett. 26, 1909 (2001).
  14. C.-K. Sun, S.-W. Chu, S.-Y. Chen, T.-H. Tsai, T.-M. Liu, C.-Y. Lin, and H.-J. Tsai, J. Struct. Biol. 147, 19 (2004).
  15. L. V. Doronina-Amitonova, A. A. Lanin, O. I. Ivashkina, M. A. Zots, A. B. Fedotov, K.V.Anokhin, and A. M. Zheltikov, Appl. Phys. Lett. 99, 231109 (2011).
  16. M. S. Pochechuev, A. A. Lanin, I. V. Kelmanson, D. S. Bilan, D. A. Kotova, A. S. Chebotarev, V.Tarabykin, A. B. Fedotov, V. V. Belousov, and A.M. Zheltikov, Opt. Lett. 44, 31669 (2019).
  17. T. Wang and C. Xu, Optica 7, 947 (2020).
  18. A. A. Lanin, A. S. Chebotarev, M. S. Pochechuev, I. V. Kelmanson, D. A. Kotova, D. S. Bilan, Y. G. Ermakova, A. B. Fedotov, A. A. Ivanov, V. V. Belousov, and A. M. Zheltikov, J. Biophotonics 13, e201900243 (2020).
  19. A. A. Lanin, M. S. Pochechuev, A. S. Chebotarev, I. V. Kelmanson, D. S. Bilan, D. A. Kotova, V. S. Tarabykin, A. A. Ivanov, A. B. Fedotov, V. V. Belousov, and A. M. Zheltikov, Opt. Lett. 45, 836 (2020).
  20. A. A. Lanin, A. S. Chebotarev, M. S. Pochechuev, I. V. Kelmanson, D. A. Kotova, D. S. Bilan, A. A. Ivanov, A. S. Panova, V. S. Tarabykin, A. B. Fedotov, V. V. Belousov, and A. M. Zheltikov, J. Raman Spectroscopy 51, 1942 (2020).
  21. P. F. Curley, Ch. Spielmann, T. Brabec, F. Krausz, E. Wintner, and A. J. Schmidt, Opt. Lett. 18, 54 (1993).
  22. S. M. J. Kelly, Electron. Lett. 28, 806 (1992).
  23. M. L. Dennis and I. N. Duling, IEEE J. Quantum Electronics 30, 1469 (1994).
  24. H. A. Haus, IEEE J. Selected Topics in Quantum Electronics 6, 1173 (2000).
  25. L. E. Nelson, D. J. Jones, K. Tamura, H. A. Haus, and E. P. Ippen, App. Phys. B: Lasers and Optics 65, 277 (1997).
  26. M. E. Fermann, M. J. Andrejco, M. L. Stock, Y. Silberberg, and A. M. Weiner, App. Phys. Lett. 62, 910 (1993).
  27. K. Tamura, E. P. Ippen, and H. A. Haus, IEEE Photonics Technology Lett. 6, 1433 (1994).
  28. J. Li, Y. Wang, H. Luo, Y. Liu, Z. Yan, Z. Sun, and L. Zhang, Photon. Res. PRJ 7, 103 (2019).
  29. A. A. Ivanov, A. A. Voronin, A. A. Lanin, D. A. Sidorov-Biryukov, A. B. Fedotov, and A. M. Zheltikov, Opt. Lett. 39, 205 (2014).
  30. A. A. Ivanov, G. N. Martynov, A. A. Lanin, A. B. Fedotov, and A. M. Zheltikov, Opt. Lett. 45, 1890 (2020).
  31. Springer Handbook of Lasers and Optics, ed. By F.Tr¨ager, Springer, New York (2012).
  32. Z. Burshtein and Y. Shimony, Opt. Materials 20, 87 (2002).
  33. Refractive Index of SCHOTT–SF (Dense flint)–SF14, https://refractiveindex.info
  34. S.-H. Chia, T.-M. Liu, A. A. Ivanov, A. B. Fedotov, A. M. Zheltikov, M.-R. Tsai, M.-C. Chan, C.-H. Yu, and C.-K. Sun, Opt. Express 18, 24085 (2010).
  35. H. Cankaya, S. Akturk, and A. Sennaroglu, Opt. Lett. 36, 1572 (2011).
  36. B. Chassagne, A. Ivanov, J. Oberle, G. Jonusauskas, and C. Rulliere, Opt. Commun. 141, 69 (1997).
  37. G. Cerullo, S. De Silvestri, and V. Magni, Opt. Lett. 19, 1040 (1994).
  38. T. Hirayama and M. Sheik-Bahae, Opt. Lett. 27, 860 (2002).
  39. V. Petriˇcevi´c, S. K. Gayen, and R. R. Alfano, App. Phys. Lett. 53, 2590 (1988). 206

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences